Entartete Materie ist eine bizarre Form exotischer Materie, die in den Kernen massereicher Sterne entsteht, in der Atome oder sogar subatomare Teilchen so eng gepackt sind, dass die primäre Druckquelle nicht mehr thermisch, sondern Quanten sind – diktiert durch die Beschränkungen des Pauli-Ausschlussprinzips. die behauptet, dass keine zwei Teilchen den gleichen Quantenzustand einnehmen können. Unter bestimmten Umständen ist es auch nützlich, Leitungselektronen in Metallen wegen ihrer hohen Dichte als entartete Materie zu behandeln. Entartete Materie, insbesondere metallischer Wasserstoff, wurde zuvor in einem Labor mit Drücken von über einer Million Atmosphären (>100 GPa) erzeugt.
Entartete Materie ist insofern einzigartig, als ihr Druck nur teilweise von der Temperatur diktiert wird und der Druck sogar dann bestehen würde, wenn die Temperatur der Materie auf den absoluten Nullpunkt gesenkt würde. Dies ist ganz anders als die idealen Gase, die wir im Physikunterricht lernen, bei denen Temperatur und Druck/Volumen eng miteinander verbunden sind.
In der Reihenfolge zunehmender Dichte gehören zu den häufigsten Formen entarteter Materie metallischer Wasserstoff, der in großen Mengen im Kern massereicher Planeten wie Jupiter und Saturn vorhanden ist; weiße Zwerge, gefunden in weißen Zwergen, zu denen unsere Sonne eines Tages werden wird; Neutronium, gefunden in Neutronensternen, dem Endpunkt der Sternentwicklung für Sterne von 1.35 bis etwa 2.1 Sonnenmassen; seltsame Angelegenheit; oder Quark-Materie, von der auch postuliert wird, dass sie in sehr massereichen Sternen existiert.
Bei Weißen Zwergen wird das Material als elektronenentartete Materie bezeichnet, weil nicht genügend Energie vorhanden ist, um die Elektronen zu Atomkernen zu kollabieren und Neutronium zu produzieren. Bei Neutronensternen wird das Material als neutronenentartete Materie bezeichnet, weil der Druck so groß ist, dass Elektronen mit Protonen zu Materie verschmelzen, die nur aus Neutronen besteht. Unter normalen Bedingungen degenerieren freie Neutronen in etwa 15 Minuten in ein Proton und ein Elektron, aber unter dem enormen Druck eines Neutronensterns ist reine Neutronenmaterie stabil.
Die extremste Form entarteter Materie, Strange Matter, wird in Quarksternen vermutet, Sternen mit einer Masse irgendwo zwischen Neutronensternen und Schwarzen Löchern, in denen sich die Bestandteilsquarks der Neutronen entkoppeln und eine Quarksuppe entsteht. Quarksterne sind ein möglicher Kandidat für die mysteriöse Dunkle Materie, die den größten Teil der Masse der beobachteten Galaxien ausmacht.